趙偉新

摘要數(shù)字化、信息化已成為時代的潮流。從2014年起，上海小學科學學科通過課例展示、專項培訓、教學評優(yōu)等方式，在小學科學課堂倡導數(shù)字化實驗系統(tǒng)（DIS）的應用。DIS用小學生易于理解的數(shù)字來顯示實驗現(xiàn)象、突出教學重點、突破教學難點、形成科學概念，實現(xiàn)課堂學習時空的重新分配，使學生的科學學習變得更為有效。文章通過賽靈格系統(tǒng)的迭代更新闡述了信息技術支持下小學科學教學方式發(fā)生的變革。

關鍵詞 賽靈格系統(tǒng) 學生訪談 小學科學

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.035

Using the Power of Technology to Promote the Reform of Teaching Methods

——On the changes of Science classroom teaching in primary schools from the perspective of iterative updating of Salinger system

ZHAO Weixin

（Teaching Research Office of Shanghai Municipal Education Commission， Shanghai 200041）

Abstract： Digitalization and informatization have become the trend of the times. Since 2014， Shanghai prima？ ry school science has advocated the application of digital experimental system （DIS） in primary school science classroom through lesson display， special training and teaching evaluation. Dis uses easy to understand numbers to show experimental phenomena， highlight teaching key points， break through teaching difficulties， form scientif？ ic concepts， reallocate classroom learning time and space， and make students’ scientific learning more effective. Through the iterative updating of Salinger system， this paper expounds the changes of primary school science teaching methods under the support of information technology.

Keywords： Salinger system； student interview； primary school Science

在強化課堂主陣地作用、切實提高課堂教學質量上，上海市教委教研室開展了卓有成效的研究與實踐，并提出了“變革教學方式是深化課程改革的突破口”“信息技術為教育提供跨時空學習、精準學習分析和多樣化資源工具”等課程與教學改革的主張，為學科教研指明了方向?；诩夹g、資源和空間等環(huán)境要素的有效支持，變革教學方式，更好地落實課程改革的要求，已成為上海市小學科學學科教研的主題。

上海小學科學學科教研相關的基礎

數(shù)字化、信息化已成為時代的潮流，學校有責任讓學生認識到現(xiàn)代社會信息化過程對于學習方式和工作方式的影響，并把信息化工具作為學習的幫手。基于上述的認識，從2014年起，上海小學科學學科通過課例展示、專項培訓、教學評優(yōu)等方式，在小學科學課堂倡導數(shù)字化實驗系統(tǒng)（DIS）的應用，形成了大量涉及物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程等課程領域的實踐案例。僅2019年，征集到的應用案例就達126項，其中優(yōu)秀教學設計72項、優(yōu)秀課堂實錄37項、優(yōu)秀課程設計17項。

通過研究與實踐，我們體會到，DIS有著如下優(yōu)勢和作用：DIS用小學生易于理解的數(shù)字來顯示實驗現(xiàn)象、突出教學重點、突破教學難點、形成科學概念，實現(xiàn)課堂學習時空的重新分配，使學生的科學學習變得更為有效。信息技術支持下的小學科學教學方式正在發(fā)生變革（如圖1）。

賽靈格系統(tǒng)的迭代更新與上海小學科學教學方式的持續(xù)變革

通過這幾年的研究與實踐，教師對數(shù)字化實驗系統(tǒng)在小學科學教學中的優(yōu)勢和價值有了認同。如何進一步突出課程的數(shù)字化形態(tài)，聚焦技術、資源和空間等環(huán)境要素的有效支持，重點培養(yǎng)學生實驗方案制訂、數(shù)據(jù)積累和分析、表達與表現(xiàn)、良好習慣和團隊合作等，加深學生對學習的理解，這些成為學科發(fā)展的新需求。

這一需求與研發(fā)中心賽靈格系統(tǒng)的發(fā)展需求一致，研究和實踐的動力更足。從2017年至今，三年多的時間里賽靈格系統(tǒng)經歷了三個主要的研發(fā)階段（見表1），從最初的“實驗教學支持系統(tǒng)”發(fā)展為目前的“科學教學通用平臺”，實現(xiàn)了科學教育不同的新功能，學科教學方式的變革有了技術的有力支持和推動。.

下面分別以三個典型課例，簡要呈現(xiàn)相關研究與實踐的情況。

1.賽靈格系統(tǒng)V1.0版本，以上海市靜安區(qū)閘北實驗小學的陳琳悅老師執(zhí)教的《池塘：一個特殊的棲息地》為例來說明

《池塘：一個特殊的棲息地》的主要學習內容為：“池塘是又小又淺的淡水環(huán)境”“池塘的水溫變化比陸地的氣溫變化小”。這一課例的實施，除了有賽靈格系統(tǒng)外，還得益于上海市靜安區(qū)閘北實驗小學的綜合實驗室，集成配置了六大資源模塊：實驗室水電氣及安全模塊、移動終端及App模塊、數(shù)據(jù)顯示及交互模塊、數(shù)字化實驗模塊、Wi-Fi環(huán)境模塊和校區(qū)共享資源模塊，其中“數(shù)據(jù)顯示及交互模塊”即為賽靈格系統(tǒng)的V1.0版本。

正因為有了這些技術、資源和空間等環(huán)境要素的支持，科學課堂教學的組織方式得以優(yōu)化。從“人員組織”方式上看，學生可通過閱讀、觀察、實驗等活動，以“雙人互助”和“四人互動”模式合作解決核心問題。從“內容組織”方式上看，本課以“問題解決”模式剖析學習內容，確定兩大核心問題：問題Ⅰ——池塘是怎樣的環(huán)境，問題Ⅱ——如何驗證池塘的水溫變化比周圍陸地的氣溫變化小。課堂的內容組織，也因此以問題解決形態(tài)為主。從“資源組織”方式上看，DIS溫度傳感器能靈敏地測量溫度，并即時生成溫度曲線圖，解決了常用液體溫度計無法支持短時間內水和空氣溫度小幅度變化的測量問題，為教學難點的突破開辟了實驗這一新途徑。

本課借助賽靈格系統(tǒng)，在解決問題Ⅱ時，利用數(shù)據(jù)交互模塊將學生端上傳的實驗數(shù)據(jù)生成曲線圖，實現(xiàn)全班所有小組實驗數(shù)據(jù)的共享。教室大屏幕上呈現(xiàn)出的共同數(shù)據(jù)趨勢，使學生順利地完成了從特殊到一般的思維過程，也可以從其他小組數(shù)據(jù)的對比中形成新的問題。

本課的評價也是依托個體數(shù)據(jù)的收集，借助系統(tǒng)實時匯總學生端上傳的評價數(shù)據(jù)，以餅狀圖直觀地呈現(xiàn)各組自評與互評的結果，給予學生課堂表現(xiàn)的實時反饋。

為檢驗技術、資源和空間等環(huán)境要素的支持是否能與課堂教學相融，我們監(jiān)控了本課的學生表現(xiàn)。綜合課堂實錄、學生訪談、評價單等數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)：在問題的解決過程中，學生的參與度和交流有效性比以往有了明顯提升，在問題Ⅱ的解決過程中尤為顯著。從課堂時間分配的數(shù)據(jù)看，本節(jié)課教師任務布置后的學生自主、合作、探究發(fā)現(xiàn)并解決問題的時間分別為20分鐘，占一節(jié)課35分鐘的57%，呈現(xiàn)出從“教師教”向“學生學”過渡的態(tài)勢。

有了賽靈格系統(tǒng)V1.0版本支持下教學方式變革的成功體驗后，利用賽靈格系統(tǒng)變“實驗教學支持”為“調控課堂教學全過程”，更好地助力小學科學教學方式的變革，成了學科教研新的追求。

2.賽靈格系統(tǒng)V2.0版本，以上海市閔行區(qū)七寶鎮(zhèn)明強小學的劉依婷老師執(zhí)教的《物體的沉和浮》為例來說明

本課的主要學習內容為：“探究不同物體在水中的沉浮情況”“借助一定的材料和方法使原本下沉的物體浮上來”。通過技術人員為教師定制的賽靈格系統(tǒng)，情境引入、探究實施、新知應用和拓展延伸四個教學過程，有了整體的架構和清晰的進程（如圖2）。在整體架構時，采用層級制，每一教學環(huán)節(jié)下可以設置多個教學進程，每個教學進程都可以預設實施時間，提高教師教學設計向實際教學轉化的效率。

如在設計本課教學重點“探究沉浮”這一環(huán)節(jié)時，進程分為“猜一猜”（作出猜想）、活動要求（設計方案）、做一做（搜集證據(jù)、解釋問題）、活動評價（表達交流）。同樣，在突破本課教學難點“小兔過河”這一環(huán)節(jié)時，也設計了多個進程。通過具有“整體化”和“進程性”特質的系統(tǒng)框架，使得課堂教學環(huán)節(jié)銜接流暢。

在課堂實施時，系統(tǒng)做到了“一臺貫通，一鍵到底”。教師操控教師端即可進入各個教學環(huán)節(jié)?！扒榫骋搿杯h(huán)節(jié)中，播放視頻，創(chuàng)設情境；“探究實施”環(huán)節(jié)中，借助系統(tǒng)數(shù)據(jù)回收，呈現(xiàn)全班所有小組猜想的結果，引發(fā)學生深入探究的興趣；再通過設計實驗、搜集證據(jù)等過程，形成問題的解釋，提升思維。“新知應用”環(huán)節(jié)中，學生利用所學選擇材料，通過拍攝視頻的方式記錄“小兔過河”問題解決的過程與成果，并作展示與交流；“拓展延伸”環(huán)節(jié)中，借助認識蛟龍?zhí)柍粮〉倪^程，實施學科德育教學。

在課堂實施時，通過系統(tǒng)可以呈現(xiàn)可行的任務要求，教學常規(guī)評價要求和課堂分活動評價要求也都融入進程內。明確的評價要求，可以幫助學生明確活動的要求，主動承擔更多的學習責任。

本課沒有數(shù)字化實驗，也沒有定量的學生實驗，但課堂上師生的數(shù)據(jù)交互也是順暢便捷的。學生實驗方案的設計和實驗結果的記錄，通過學生端的上傳可以即時呈現(xiàn)在教室大屏幕上，全班所有小組的實驗記錄成為可以交流分享的數(shù)據(jù)；教師也可以在教師端即時查看學生實驗過程中的信息，發(fā)現(xiàn)問題，及時跟進并有針對性地進行指導。全班數(shù)據(jù)的直觀統(tǒng)計，可以很好地幫助學生投入課堂學習，也可以很好地幫助教師即時調控教學過程。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計的同步，使得數(shù)據(jù)交互更便捷，學生交流表達更充分，學生的思維更深入。

系統(tǒng)還可以為學生的小組自評和教師的評價服務。在課前設計好的評價表上，學生利用學生端可以完成小組自評，教師利用教師端可以完成課堂的即時評價。兩方面的評價數(shù)據(jù)可以匯總保存，課堂小結時作為鼓勵、判斷、改進的依據(jù)。

由學生、教師、環(huán)境構成的教學是復雜、變化的，教師要想有效調控教學，關鍵在于滲透教學全過程的證據(jù)采集和分析。使用賽靈格系統(tǒng)V2.0版本帶給教師最大的感受就是，信息技術支持下課堂教學的調控、證據(jù)采集和分析更為順暢和有效，教學方式的變革有了技術的支持和推動。如圖3所示，在時間維度，教師借助賽靈格系統(tǒng)的教學調控可以發(fā)生在教學活動前的備課中，可以發(fā)生在教學活動的現(xiàn)場，也可以發(fā)生在教學活動結束之后。在內容維度上，教師借助賽靈格系統(tǒng)的教學既可以調控教學目標、內容，也可以調控教學方式和教學進程。在方向維度上，教師借助系統(tǒng)的調控既可以調控教師的教，也可以調控學生的學。

有了V2.0版本，新的需求又隨之自然產生。除V2.0版本功能的全達成外，不用技術人員的專門支持，變“定制個性模板”為“通用模板”，教師利用賽靈格系統(tǒng)便捷地架構課堂教學；利用云平臺，實現(xiàn)學生個體數(shù)據(jù)及過程資料的積累，也成了最新的需求。

3.賽靈格系統(tǒng)V3.0版本，以上海市徐匯區(qū)徐匯實驗小學的張靜娟老師執(zhí)教的《探秘樂器發(fā)聲的原理②》為例來說明

《探秘樂器發(fā)聲的原理②》是重組“聲音與振動”后的第6課時。重組后的單元，以“問題—任務”形態(tài)為特征開展單元教學，以實現(xiàn)教學方式的變革。增加第5、6兩個課時，目的是提供給學生更多體驗、實驗、專題研究、匯報展示等探究與實踐的時空，運用本單元所學知識和技能完成單元學習大任務“探秘樂器發(fā)聲的原理”，加深學生對聲音學習的理解。

從圖4可以看出，重組后的單元在科學知識的學習上增加了聲音音調相關內容的認知，學生對不同聲音的認知更為全面。

本課的學習，主要由“探秘成果匯報”“單元評價交流”兩個活動組成。通過“探秘成果匯報”活動，運用學過的知識解釋一種樂器發(fā)出不同聲音的原理，提高學生合作能力，使他們養(yǎng)成認真傾聽的習慣，有對同伴的交流做出針對性點評的意識，發(fā)展他們的科學思維，提高表達能力；通過“單元評價交流”活動，能主動總結單元學習的收獲，養(yǎng)成反思與改進學習的習慣。

借助賽靈格系統(tǒng)提供實時評價的功能，教師組織學生在各個小組展示后對其進行實時評價，并要求學生說出評價的理由和依據(jù)。由于相關活動的評價要求在活動前就已經從“知識”“情感”“表達”三個維度予以明確，展示小組的匯報與交流有了清晰的規(guī)格，其余小組學生的評價有了清晰的標準。技術支持下的學習評價，既提高了學生主動承擔活動責任的意識，也有效提高了學生表達與表現(xiàn)的能力，體現(xiàn)了評價促進學習的功能。

在賽靈格系統(tǒng)的支持下，本課突出體現(xiàn)了以下兩個顯著的數(shù)字化形態(tài)特征：一是利用Pad，展示的學生可以即時調取前五課小組學習過程資料作為樂器發(fā)聲原理揭秘的證據(jù)。在前五課的探究中，學生利用手中Pad記錄下的實驗現(xiàn)象、采集到的圖象和視頻都留存在了學生個人賬號之中，這些資源成了展示時解釋現(xiàn)象、分析問題的依據(jù)，學生的展示變得有理有據(jù)。教師借助系統(tǒng)提供資源交互、數(shù)據(jù)匯總的功能，將活動實施的過程轉向服務學生的發(fā)展，既豐富了學生的學習體驗，又活躍了學生的科學思維。

二是學習評價數(shù)據(jù)的回收與應用。除前述的課時評價數(shù)據(jù)回收與應用外，在課的最后，學生登錄系統(tǒng)看到了自己的單元學習結果雷達圖，了解自己在學校校本化評價體系五個維度（“知識”“技能”“實踐”“表達”“情感”）方面的表現(xiàn)。當學生看到自己經過一個單元學習后綜合評價雷達圖的反饋時，產生了自我反思，也有了繼續(xù)朝著更好方向努力的愿景。這些評價表超越了以往對知識與技能學習結果及學習過程的測量，不僅成為判斷既定目標是否實現(xiàn)的依據(jù)，更是通過評價中涉及的發(fā)現(xiàn)、參與等過程，促進學生正確價值觀念、必備品格和關鍵能力的養(yǎng)成，指向了更深層次的“評價先行”“以評促學”，使得評價與學習保持高度的同步性。

本課借助賽靈格系統(tǒng)V3.0版本提供的自由、多樣、普適的教師備課支架，使教師對教學活動的設想得以實現(xiàn)，教學流程更加清晰，教學效果更加顯著?！奥曇襞c振動”單元六個課時的設計與實施，均在賽靈格系統(tǒng)上開展。在借助賽靈格系統(tǒng)開展單元教學設計與實施的過程中，教師的活動設計能力、課堂實施能力、評價指導能力綜合發(fā)展，課程的理解力也在不斷增強。

通過三年多的研究和實踐，賽靈格系統(tǒng)正引發(fā)著上海小學科學課堂教學方式的變革。雖然取得了一定的成效，但我們深刻意識到：由學生、教師和環(huán)境構成的教學過程是復雜、多變的，小學科學課堂教學方式的變革，需要有更多技術、資源和空間的支撐。